第6章MCS-51单片机接口应用实例

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1、1,第六章 MCS-51单片机接口应用实例,总体要求： 熟练掌握MCS-51单片机I/O接口的应用特性 熟练掌握MCS-51机中各内部功能部件的工作特性和应用 能够对本章的应用实例提出改进建议完善电路和程序设计 能够独立完成本章作业,学习重点： 动态LED显示器的设计和汽车电子报警系统的设计 简易方波发生器的设计和无人职守航标灯的设计 串口扩展LED显示器的设计,2,6.1 I/O端口应用实例6.2 定时器/计数器及中断功能应用实例6.3 串行接口应用实例,3,6.1 I/O端口应用实例,6.1.1 动态显示控制LED显示器的设计 当采用MCS-51单片机中8751构成最小系统且控制程序小于4

2、KB时，一般情况下无须再扩展外部程序和数据存储器，P0P3口均可以作为通用I/O口使用了。下面以使用I/O端口直接控制4位LED显示器举例说明。 1. 硬件电路 电路连接如图6-1所示。,4,图6-1 MCS-51与LED电路图,5,2. 工作原理 所谓动态显示控制，就是采用扫描的方法把多个LED显示器逐个点亮，对于某一个显示器来说，每隔一段时间点亮一次，利用人眼的视觉暂留效应可以看到动态的整个显示，但要必须保证有足够快的扫描速度，才能使字符不闪烁；显示器的亮度既与各发光二极管的导通电流有关，也与点亮的持续时间和间隔时间的比值有关。合理地选择发光二极管的导通电流和扫描时间参数，可以得到亮度较高

3、且较稳定的显示效果。若显示器的位数不超过8个，则控制显示器公共极电位只需一个8位输出口，控制显示器各位显示字符的段码输出口也只需要一个8位输出口。,6,在本实例中使用P1.7P1.0作为字形码的输出端口，输出LED的字形码（字段码），使用P3.3P3.0作为字位码的输出端口，分别控制4个LED的位选择。例如在最低位的LED上显示出字形“3”来，则应是由P1口输出“3”的7段字形码4FH，P3口输出使最低位的LED点亮的字位码FEH（设LED为共阴极电路接法）。 3. 程序设计 编程在四个LED上交叉轮流显示22和88字符，即LED0、LED1为一组，显示内容相同；LED2、LED3为一组，显示

4、内容相同，两组每隔1秒钟轮流交叉显示。其控制程序如下：,7,START：MOV A，0FFH MOV P3，A ；使4个LED均不亮LP0： MOV R7，032H ；循环次数LP1： MOV P1，5BH ；2的七段字形码输出 MOV P3，0FCH ； LED0、LED1显示字符2 ACALL DELAYl0ms ；延时10ms MOV P1，7FH ；8的七段字形码输出 MOV P3，0F3H ；LED2、LED3显示字符8 ACALL DELAY 10ms ；延时10ms DJNZ R7，LP1 ；循环显示，延时1秒 MOV R7，032H,8,LP2： MOV P1，7FH ；8的七

5、段字形码输出 MOV P3，0FCH ；LED0、LED1显示字符8 ACALL DELAYl0ms ；延时10ms MOV P1，5BH ；2 的七段字形码输出 MOV P3，0F3H ；LED2、LED3显示字符2 ACALL DELAYl0ms ；延时10ms DJNZ R7，LP2 ；循环显示，延时1秒 AJMPLP0 ；重复循环,9,6.1.2 BCD编码拨盘预置输入电路的设计 在过程实时控制或智能仪器中，通常需要给计算机预置一些参数，此时可用BCD拨盘来预置参数。 1. 硬件电路 BCD拨盘的产品外观见图6-2a，结构原理见图6-2b所示。BCD码拨盘与单片机的接口见图6-3所示。

6、,型号：KBP5,（a）产品外观,（b）结构原理,图6-2 BCD码拨盘结构,10,2工作原理 当要置入09的数时，对应的BCD位开关与公共控制端A接通，8421引脚将输出相应的电平。例如现将BCD拨盘拨为3时，内部电路使得2和1引脚与公共控制端A接通，输出相应的电平；BCD拨盘拨为6时，内部电路使得4和2引脚与公共控制端A接通，输出相应的电平。,11,图6-3 BCD拨盘与MCS-51接口电路,12,在图6-3中用P1.4P1.7控制14BCD拨盘控制端A，当P1.4P1.7某位为低电平时相应的BCD码拨盘被选中；P1.3P1.0为数据输入端。 3. 程序设计 编程读入14BCD拨盘置入的数

7、据，并将读入的数据存入片内RAM的40H43H单元中。其控制程序如下：RDIN： MOV R7，04H ；读入次数计数 MOV R0，40H ；片内RAM的首址送R0 MOV A，0EFH ；选通1拨盘，RDIN1：MOV R2，A ；暂存R2中 MOV P1，A ；输出位选控制信号,13,MOVA，P1 ；读入拨盘数据 CPLA ；取反使之为高电平有效 ANLA，0FH ；屏蔽高4位 MOVR0，A ；存入片内RAM INC R0 ；指向下一个RAM单元 MOV A，R2 RL A ；指向下一个拨盘 DJNZR7，RDIN1 ；4个拨盘未读完转 RET ；读完返主,14,6.1.3 无人职守

8、交通信号灯的设计 1. 硬件电路 使用单片机的I/O端口直接控制交通信号灯，其控制电路如图6-4所示,图6-4 单片机与交通灯的接口电路,15,2工作原理 交通信号灯的控制示意如图6-5所示,图6-5 四个路口信号灯示意图,16,4个路口的绿灯由P1.3P1.0控制：P1.3、P1.2控制东西向的绿灯，P1.1、P1.0控制南北向的绿灯。 4个路口的黄灯由P0.7P0.4控制：P0.7、P0.6控制东西向的黄灯，P0.5、P0.4控制南北向的黄灯。 4个路口的红灯由P0.3P0.0控制：P0.3、P0.2控制东西向的红灯，P0.1、P0.0控制南北向的红灯。,17,3程序设计 其控制程序如下：

9、START：MOV R7，0AH ；黄灯闪烁次数 MOV A，00H MOV P1，A ；灯全灭 MOV P0，ALP： SETB P0.1 ；南北红灯亮 SETB P0.0 SETB P1.3 ；东西绿灯亮 SETB P1.2 LCALL DELAY50s ；延时50s CLR P1.3 ；东西绿灯灭 CLR P1.2,18,LP1：SETB P0.7 ；东西黄灯亮 SETB P0.6 LCALL DELAY ；延时 CLR P0.7 ；东西黄灯灭 CLR P0.6 LCALL DELAY DJNZ R7，LP1 ；黄灯闪烁10次未到转MOV R7，0AH SETB P0.3 ；东西红灯亮

10、SETB P0.2 CLR P0.1 ；南北红灯灭 CLR P0.0 SETB P1.1 ；南北绿灯亮 SETB P1.0 LCALL DELAY50s ；延时50s,19,CLR P1.1 ；南北绿灯灭 CLR P1.0LP2： SETB P0.5 ；南北黄灯亮 SETB P0.4 LCALL DELAY CLR P0.5 ；南北黄灯灭 CLR P0.4 LCALL DELAY DJNZ R7，LP2 ；黄灯闪烁10次未到转 MOV R7，0AH AJMP LP ；重新循环,20,6.1.4 汽车电子报警系统的设计 1. 硬件电路 硬件控制系统电路如图6-6所示。图中所有中断源产生的报警信号

11、均为电平信号。,图6-6 汽车电子控制报警系统,21,2工作原理 在此汽车电子报警控制系统中，当冷却水温度过高，冷却水温度过低，燃油液面高度过低，倒车和润滑油液面过低时都要发出报警，各报警情况如下： 水温过高时，要求启动冷却风扇，水温过热报警灯亮； 水温过低时，风扇停转，水温报警灯灭； 燃油液面高度过低时，燃油报警灯亮； 倒车时，倒车指示灯亮； 润滑油液面过低时，报警电喇叭呜叫，润滑油指示灯亮，且该报警最优先。,22,3程序设计 其控制程序如下： ORG 0000H LIMP MAIN ORG 0003H ；润滑油面过低报警 SETS P1.4 SETB P1.3 RETI ORG 0013H

12、 LJMP INT ORG 1000H ；主程序,23,MAIN：MOVTCON，00H ；中断初始化 MOVIE，85H SETBPX1 ；省略电子控制系统的其他功能部分 ORG1100H ；中断源查询程序 PUSHACC；保护现场 PUSHPSWINT: JBP0.0，INT0 ；查询中断源 JBP0.1，INT1 JBP0.2，INT2 JBP0.3，INT3,24,CLR EA POP PSW ；恢复现场 POP ACC SETBEA RETIINT0：CLR EA ；水温过高报警 SETBP1.0 SETBP1.5 SETBEA RETIINT1：CLREA ；水温过低报警 CLR

13、P1.0,25,CLR P1.5 SETBEA RETIINT2：CLR EA ；燃油液面过低报警 SETBP1.1 SETBEA RETIINT3：CLREA ；倒车报警 SETBP1.2 SETBEA RETI END,返回目录,26,6.2 定时器/计数器及中断功能应用实例,6.2.1 音乐门铃的设计 设计一音乐门铃，当门铃被按下时，播放“小星星”乐曲。 方法一：应用I/O端口设计音乐门铃 1. 硬件电路 此硬件电路十分简单：门铃按钮设计为上电复位电路。当无人时，单片机系统不通电、不工作；当有人按下按钮时，单片机系统RST端上电复位系统开始工作，播放音乐。门铃扬声器由P1.0引脚接一驱动

14、器驱动即可。请读者自行画出此电路。 2工作原理 3程序设计,27,其控制程序如下： ORG0000H ；上电复位、启动 AJMP0040H ORG0040HMAIN：MOVDPTR，0100H ；音符表首址 MOVR0，42 ；歌曲长度NEXT：CLRA MOVC A，A+DPTR ；取音符对应循环次数 MOV R7，A,28,INCDPTR CLRA MOVC A，A+DPTR ；取音长对应循环次数第一因数 MOVR6，A INCDPTR CLRA MOVCA，A+DPTR ；取音长对应循环次数第二因数 MOVR5，A INCDPTRCONT：CPLP1.0 ；输出状态取反 ACALLDEL

15、AY ；与音频有关的延时,29,DJNZ R5，CONT DJNZ R6，CONT ；音长=R5R6R75s =0.8s DJNZ R0，NEXT ；下个音符 ORG 60HDELAY：NOP ；延时时间为5sR7 NOP NOP DJNZ R7，DELAY RET ORG 0100H DB190,4,210,190,4,210,127,5,252,127,5,252,30,DB 114,27,52,114,27,52,127,5,252 ；对应音符1155665 DB 143,5,224,143,5,224,152,13,81,152,13,81 DB 170,5,188,170,5,188

16、,190,4,210；对应音符4433221 DB 127,5,252,127,5,252,143,5,224,143,5,224 DB 152,13,81,152,13,81,170,5,188 ；对应音符5544332 DB 127,5,252,127,5,252,143,5,224,143,5,224 DB 152,13,81,152,13,81,170,5,188 ；对应音符5544332 DB 190,4,210,194,4,210,127,5,252,127,5,252 DB 114,27,52,114,27,52,127,5,252 ；对应音符1155665 DB 143,5,224,143,5,224,152,13,81,152,13,81 DB 170,5,188,170,5,188,190,4,210 ；对应音符4433221 END,31,方法二：应用定时器/计数器和中断设计音乐门铃 1. 硬件电路 硬件电路不变，与方法一的硬件电路相同。 2工作原理 设定fosc=6MHz，已知，音符1、2、3、4、5、6、7对应方波的半周期分别为：952s、847s、758s、